本文忆联将环绕闪存颗粒干系的观点以及发展趋势做先容。
NAND闪存单元
NAND闪存基于浮栅晶体管，通过个中所存储的电荷量表示不同的数据。NAND 闪存由NAND闪存单元（cell）组成，每个单元包含一个浮栅晶体管、一个源极和一个漏极。
大略单纯的NAND闪存单元示意图
在最大略的形式中，当浮栅充电时，它被识别为“编程”状态并标记为0。当浮栅没有电荷时，它被识别为“擦除”状态并标记为1。
浮栅内部捕获的电子数量与单元晶体管的阈值电压成正比。若捕获大量电子，晶体管则实现高阈值电压；若捕获少量电子，则形成低阈值电压。
如果周围的电路没有改变，浮栅处于绝缘状态，其存储的电荷就保持状态不变，纵然器件断电后数据也不会丢失。因此，NAND闪存便具备了非易失落性。
然而，NAND闪存每个单元的编程/擦除（Program/Erase，简称P/E）次数是有限的。在电压浸染下，电子在硅衬底和浮栅之间穿过氧化物实现移动的过程，称作“隧穿”。这个过程会造成隧道氧化层上的应力并且逐步毁坏氧化层，因此浮栅终极将无法保持电荷，届时闪存单元也无法利用，将被归入坏块池。
NAND闪存类型
根据每个单元可以存储的位数，NAND闪存类型可以进一步分为SLC、MLC、TLC和QLC。
各NAND闪存类型的单元状态
SLC（Single-Level Cell，单层单元）：每个存储单元仅存储一个比特的信息，即0或1。由于每个单元只有2种状态，SLC NAND闪存的存储密度较低，但具有快速的写入速率、耐久的P/E次数，本钱也最高。
MLC（Multi-Level Cell，多层单元）：每个存储单元可以存储多个比特，常日是2个或4个比特。这里是相对付SLC而言，仅指存储两个比特的多层单元，其具有4种单元状态。
TLC（Triple-Level Cell，三层单元）：每个存储单元可以存储3比特，具有8种单元状态。
QLC（Quad-Level Cell，四层单元）：每个存储单元可以存储4比特，具有16种单元状态。
通过在每个单元中存储更多的比特，MLC、TLC和QLC NAND 闪存的存储密度依次提高、本钱低落、芯片外不雅观尺寸也大大缩减，但相应地，数据写入速率变慢、P/E次数减少。
目前业内早已在研制PLC（Penta-Level Cell，五层单元），即每个存储单元可存储5比特信息，进一步提升存储密度并降落本钱。但同时，对存储单元划分越来越多的电压阈值，读写操为难刁难电压以及电子数量的精确度哀求就越高，由此进一步对性能以及破坏率带来了寻衅。
颗粒优缺陷
基于各种型存储单元的闪存颗粒，在性能、利用寿命和本钱等方面的比拟如下表所示。
单从本钱角度考虑，QLC颗粒显然最具有上风，但是实际由于其电压状态较多，掌握的难度较大，进而带来了颗粒稳定性和耐久性的问题。因此，四种颗粒的性能和寿命反而是依次低落的。
以SSD存储为例，选用颗粒时忆联建议可以参考如下几个原则：
性能和可靠性哀求：如果对这两方面哀求较高，那么可以考虑SLC颗粒的高耐用性和快速读写性能。此类高哀求常见于金融、医疗、军事设备等行业，但由于市情上SLC颗粒已经很难见到，这类颗粒每每须要定制。
性价比哀求：对付存储容量和本钱都有一定哀求的情形下，可以考虑MLC颗粒，其具备相对合理的容量/价格比，常见于消费电子、普通企业做事器等行业。
存储密度哀求：如果对存储密度有哀求，也不须要极致压缩本钱，可选用TLC颗粒，常见于云存储、大数据剖析等场景。
海量存储哀求：QLC颗粒可以以极低本钱实现海量数据存储，部分运用如数据中央、云存储等特定场景可以考虑此类颗粒。
因此，根据运用处景的特定需求，用户可以灵巧选用不同的闪存颗粒，实现在存储容量、读写性能、寿命和本钱上的平衡。
3D NAND发展趋势
伴随着存储密度的持续提升，NAND闪存设计制造也正在经历从平面到立体、从2D到3D的演进。
2D NAND的容量取决于单Die上容纳的单元数量以及每个单元可以存储的比特，其发展很随意马虎碰着瓶颈。而相较于2D NAND的水平堆叠，3D NAND更像摩天算夜楼，利用纵向维度，把闪存颗粒在立体空间内进行多层垂直堆叠。
从详细设计和实现上来看，3D NAND也更多地采取电荷捕获型构造（charge trap）而不再纯挚沿用浮栅设计，或将电流路径从单晶硅通道提升为多晶硅通道等，扩大了空间。
3D NAND技能已广泛运用于终端SSD，可以大幅度优化性能、功耗、耐用性以及本钱，借助纠正技能和均衡算法也进一步提高了存储系统的可靠性，知够数据中央、云打算和更多的关键运用处景下的存储需求。
聚焦于SSD存储领域，硬盘的性能和稳定性在很大程度上取决于其主掌握器与NAND颗粒之间的协同事情办法。作为硬盘的大脑，主掌握器将精确掌握NAND的所有操作并通过算法优化来延长SSD的整体寿命与性能提升。
忆联自研存储掌握器芯片目前已支持SLC、MLC、TLC与QLC全部四种颗粒，且前三者已实现产品化。关于主控的更多先容，请关注忆联后续的专题文章。
